Общие принципы построения сетей. Сетевые технологии. Топологии кс.
Общие принципы построения сетей. В самом простом случае связь компьютеров может быть реализована с помощью тех же самых средств, которые используются для связи компьютера с периферией, например, через последовательный интерфейс RS-232C. В этом случае происходит взаимодействие двух программ, выполняемых на каждом из компьютеров. Программа, работающая на одном компьютере, не может получить непосредственный доступ к ресурсам другого компьютера, она может только "попросить" об этом другую программу, выполняемую на том компьютере, которому принадлежат эти ресурсы. Эти "просьбы" выражаются в виде сообщений, передаваемых по каналам связи между компьютерами.
Чтобы передать какой-либо запрос удаленному компьютеру В, приложение А обращается к драйверу СОМ-порта собственного компьютера и сообщает ему адрес буфера, в котором находится сообщение. Затем драйвер и контроллер СОМ-порта компьютера А, взаимодействую с драйвером и контроллером СОМ-порта компьютера В, передает сообщение байт за байтом приложению В. Приложение В, получив сообщение, обращается к периферийному устройству, в данном случае диску, в соответствии со схемой "локальная ОС - драйвер ПУ - контроллер ПУ - устройство управления ПУ". Считанные с диска данные приложение В помещает в буферную область оперативной памяти, а далее с помощью драйвера СОМ-порта передает их по каналу связи в компьютер А, где они и попадают к приложению А.
Сетевая технология – это согласованный набор стандартных протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточный для построения локальной вычислительной сети. Сетевые технологии называют базовыми технологиями или сетевыми архитектурами локальных сетей.
Сетевая технология или архитектура определяет топологию и метод доступа к среде передачи данных, кабельную систему или среду передачи данных, формат сетевых кадров тип кодирования сигналов, скорость передачи в локальной сети. В современных локальных вычислительных сетях широкое распространение получили такие технологии или сетевые архитектуры, как: Ethernet, Token-Ring, ArcNet, FDDI.
IEEE802.3/Ethernet. В настоящее время широко распространена сетевая технология Ethernet. Широкое распространение она получила, благодаря простым и недорогим технологиям. Также она популярна за счёт того, что обслуживание таких сетей проще. Топология Ethernet сетей обычно строится в виде «звезды», либо «шины». Средой передачи в таких сетях применяются как тонкие, так и толстые коаксиальные кабеля, а также витые пары и оптоволоконные кабеля. Протяженность сетей Ethernet обычно колеблется от 100 до 2000 метров. Скорость передачи данных в таких сетях обычно около 10 мбит/с. В сетях Ethernet обычно используется метод доступа CSMA/CD, относящийся к децентрализованным случайным методам доступа к сети.
Существуют также высокоскоростные варианты сети Ethernet: IEEE802.3u/Fast Ethernet и IEEE802.3z/Gigabit Ethernet, обеспечивающие скорость передачи данных до 100 мбит/с и до 1000 мбит/с соответственно. В этих сетях в качестве среды передачи используется преимущественно оптоволокно, либо экранированная витая пара.
IEEE802.5/Token-Ring. Сетевая технология Token-Ring характерна тем, что все вершины или узлы (компьютеры) в такой сети объединены в кольцо, используют маркерный метод доступа к сети, поддерживают экранированную и неэкранированную витую пару, а также оптоволокно в качестве передающей среды. Скорость в сети Token-Ring до 16 мбит/с. Максимальное количество узлов, находящихся в таком кольце, составляет 260, а длина всей сети может достигать 4000 метров.
IEEE802.4/ArcNet. В качестве топологии локальная сеть ArcNet использует «шину» и «пассивную звезду». Поддерживает экранированную и неэкранированную витую пару и оптоволоконный кабель. В сети ArcNet для доступа к среде передачи данных используется метод передачи полномочий. Локальная сеть ArcNet - это одна из старейших сетей и пользовалась большой популярностью. Среди основных достоинств локальной сети ArcNet можно назвать высокую надежность, низкую стоимость адаптеров и гибкость. Основным недостаткам сети является низкая скорость передачи информации (2,5 Мбит/с). Максимальное количество абонентов - 255. Максимальная длина сети - 6000 метров.
FDDI (Fiber Distributed Data Interface) – стандартизованная спецификация для сетевой архитектуры высокоскоростной передачи данных по оптоволоконным линиям. Скорость передачи – 100 Мбит/с. Эта технология во многом базируется на архитектуре Token-Ring и используется детерминированный маркерный доступ к среде передачи данных. Максимальная протяженность кольца сети – 100 км. Максимальное количество абонентов сети – 500. Сеть FDDI - это очень высоконадежная сеть, которая создается на основе двух оптоволоконных колец, образующих основной и резервный пути передачи данных между узлами. Недостаток – высокая стоимость.
Топология. Как только компьютеров становится больше двух, возникает проблема выбора конфигурации физических связей или топологии. Под топологией сети понимается конфигурация графа, вершинам которого соответствуют конечные узлы сети (например, компьютеры) и коммуникационное оборудование (например, маршрутизаторы), а ребрам — электрические и информационные связи между ними.
полносвязная топология, в ней каждый компьютер непосредственно связан со всеми остальными. Несмотря на логическую простоту, этот вариант оказывается громоздким и неэффективным
ячеистая топология, получается из полносвязной путем удаления некоторых возможных связей. Эта топология допускает соединение большого количества компьютеров и характерна, как правило. для крупных сетей.
общая шина, здесь в качестве центрального элемента выступает пассивный кабель, к которому по схеме "монтажная ИЛИ" подключается несколько компьютеров. Передаваемая информация распространяется по кабелю и доступна одновременно всем компьютерам, присоединенным к этому кабелю. Основными преимуществами такой схемы является ее дешевизна и простота наращивания - то есть присоединение новых узлов к сети. Самый большой недостаток общей шины является ее низкая надежность: любой дефект кабеля или какого-нибудь из многочисленных разъемов полностью парализует сеть.
топология звезда образуется в случае, когда каждый компьютер подключается отдельным кабелем к общему центральному устройству, называемому концентратором. В качестве концентратора может выступать как компьютер, так и специализированное устройство, такое как многовходовой повторитель, коммутатор или маршрутизатор. К недостаткам данной топологии относится более высокая стоимость сетевого оборудования из-за необходимости приобретения специализированного центрального устройства.
топология дерево получается путем использования нескольких концентраторов, иерархически соединенных между собой связями типа звезда. В настоящее время эта топология является самой распространенной. как в локальных, так и в глобальных сетях.
кольцевая конфигурация. В данной топологии данные передаются по кольцу от одного компьютера к другому. Главным достоинством кольца является то, что оно по своей природе обладает свойством резервирования связей, любая пара узлов соединена здесь двумя путями - по часовой стрелке и против нее.
Небольшие сети обычно имеют типовую топологию - звезда, кольцо или общая шина, но для крупных сетей характерно наличие произвольных связей между компьютерами. В таких сетях можно выделить отдельные, произвольно связанные фрагменты (подсети), имеющие типовую топологию, поэтому их называют сетями со смешанной топологией.
